用于生产玻璃管的方法和设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于生产玻璃管的方法和设备。公开了一种用于生产玻璃管的已知方法，包括借助于可动加热区使围绕其旋转轴线旋转的中空圆筒分区加热和软化，其中所述玻璃管由在离心力和/或施加在中空圆筒孔中的内部超压作用下的所软化的区域的径向扩张持续地成型。由此开始，为了指示如下方法：如果可能的话，使得可能在单一成型步骤或者少量成型步骤中将中空圆筒成型为带有大外径和高尺寸精度的玻璃管，根据本发明提出的是提供所述中空圆筒包括确定壁厚相对小的圆周位置；并且在所述旋转中空圆筒的加热和软化期间，仅当或者主要当经过冷却剂源的圆周位置带有相对小的壁厚时，才从所述冷却剂源向所述变形区上分配冷却剂。
【专利说明】
用于生产玻璃管的方法和设备
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于生产玻璃管的方法，特别是石英玻璃管，该方法包括如下方法步骤:
(a)提供玻璃的中空圆筒，该中空圆筒具有壁厚并且具有外径D1，
(b)在相对于旋转轴线移动的加热区中对围绕旋转轴线旋转的中空圆筒进行分区加热和软化，
(c)通过所软化的区域的径向扩张形成变形区，所软化的区域在离心力和/或施加在中空圆筒孔中的内部超压的作用下径向扩张，以及
(d)连续地形成带有大于D1的外径D2的管。
[0002]此外，本发明涉及一种用于执行这种方法的设备，其包括:
旋转装置，其用于使玻璃中空圆筒围绕其纵轴线旋转，该圆筒具有内径、外径Dl和由壁限定的内孔，以及
加热器，其可相对于中空圆筒运动，以便对中空圆筒进行分区加热和软化并且形成带有大于D1的外径D2的管。
[0003]在这种方法和设备的帮助下，在一个或若干热成型步骤中，玻璃(尤其是石英玻璃)中空圆筒成型为具有增加的外径的管。在此，围绕其纵轴线旋转的初始中空圆筒在加热区中逐个区域地被软化，加热区相对于中空圆筒以相对进给速率移动，并且在该过程中该初始中空圆筒在径向向外指向的力的作用下扩张，或者抵靠布置在与管的纵轴线相距给定径向距离处的模塑工具，或者在无工具的情况下成型。径向向外指向的力是基于离心力和/或中空圆筒的内孔中的内部超压(也称为“吹塑压力”)。
[0004]为了观测抽拉管原丝(drawn-off tube strand)的尺寸精度，控制其尺寸中的至少一个，例如外径、内径或者壁厚。吹塑压力、中空圆筒与加热区之间的相对进给速率以及加热区中的温度都是该控制的常见操纵变量。
【背景技术】
[0005]管端直径越大，生产尺寸精确的大管就变得越困难和昂贵。为了缓解这些问题，JP2004-149325A提出应当将成型过程分为多个成型步骤，并且逐次增加直径。为此，将待成型的石英玻璃中空圆筒(具有250 mm的直径)夹在机床中并且使其围绕其水平取向的纵轴线旋转，同时借助于加热燃烧器的环形布置进行加热，并且由于加热燃烧器以给定进给速率沿圆筒罩移动从而使该中空圆筒逐个区域地软化。直径的增加是由于作用在所软化区域上的离心力。变形区将沿整个初始圆筒行进一次，直到圆筒完全扩张。在此，在没有工具的情况下，借助于激光束连续地感测管的外径。这种成型步骤将被重复直至达到标称管直径440mm。在每个成型步骤中，管直径增加15 mm。
[0006]在这种成型过程中，在每个单个成型步骤中实现相对小的成型程度，这伴随着距径向管尺寸的目标值的减小的偏差。此外，在每个成型步骤中，可能考虑到并且校正相应初始圆筒中存在的尺寸偏差。
[0007]另一方面，明显的是这种工序非常耗费时间和能量，尤其是因为在相继的成型步骤之间管会冷却。
[0008]EP O 037 648 Al描述了一种生产光纤的方法，其中管通过分区加热和对带有增加的内径的管应用内部超压来成型。
[0009]US 5,167,420 A描述了一种用于在玻璃管中生产环绕沟槽的设备，其中，通过主动冷却使玻璃的粘性在沟槽区域中减小。
[00?0] JP 10101353 A描述了一种用于生产石英玻璃管的方法，该方法在于通过施加内部超压使石英玻璃圆筒逐个区域地软化，并且石英玻璃圆筒在抵靠外模塑工具围绕其纵轴线旋转的同时成型为管。在此，石英玻璃圆筒在一侧封闭。除了外径之外，目标是实现均匀的壁厚。为此，在模塑工具上使用平行模塑板。
[0011]DE 41 21 611 Cl描述了一种用于生产石英玻璃管的方法，在该方法中，调节抽拉石英玻璃管原丝的壁厚。在此，连续地推动石英玻璃中空圆筒，同时使其旋转通过加热炉，在加热炉内，水冷式石墨板被布置为与管的纵轴线相距一定径向距离。由于中空圆筒内的超压，软中空圆筒被吹向石墨板，使得石墨板距管的纵轴线的径向距离大致预先确定所产生的管的外径。沿坯件相对于炉子的进给方向观察，软石英玻璃在石墨板前方积聚并且围绕坯件的外壁形成周向熔珠。建议的是应当通过借助于摄像机光学地感测熔珠高度以及通过使用与用于过程控制的预定目标熔珠高度的偏差来将周向熔珠的高度用于过程控制。中空圆筒的内孔中的超压被选择为控制的操纵变量。从而能够使管的内径的变化以及因此管的壁厚的变化最小化。
【发明内容】
[0012]技术目的
可以尝试保持成型步骤的数量尽可能小，由于相应变形程度(即，直径的变化)被设置为尽可能高。然而，已经发现已存在于原始中空圆筒中的尺寸偏差倾向于延续到成型过程中的拉出玻璃管内并且甚至被增强。径向横截面轮廓中的变化或者壁侧偏性(即，管壁厚的径向不规则层，这在专家当中也被称为“偏壁度”(siding))尤其不利地明显。由于在模塑工具的使用中，外径是相对固定的预定值，因此在这种情况中，管壁偏壁伴随着管的内径的波动。
[0013]在管端直径增加的情况下，这些问题也会增加。原因在于在成型过程中，初始圆筒中存在的壁厚变化随直径指数地上升。因此，根据本说明书尚可容忍的偏壁度的最大值(例如，I mm)可能在最终分析中限制在实践中能够实现的管端直径。与壁相对厚的区域相比，中空圆筒的相对薄壁的区域更容易变形。吹塑压力越大，将被注意到的厚度差距越多，使得吹塑压力不能够任意地高。此外，为了实现商业上可接受的成型率，玻璃必须在更高温度下加热并且更加强烈地软化。然而，这导致玻璃壁中的明显的拉制条纹(drawing streak)和其它缺陷并且导致能量需求增加，尤其是在大容积管(下文也称为“大管”)的情况中，这是因为大容积管的大尺寸冷却得尤其迅速。
[0014]因此，本发明的目的在于指示一种方法，其使得可能在单一成型步骤中或者在少量成型步骤中将中空圆筒成型为(如果可能)带有大外径和较高尺寸精度的玻璃管。
[0015]此外，本发明的目的在于提供一种适合于执行该方法的设备。
【发明内容】
[0016]对于方法，始于上文提及的类型的方法的这种目的根据本发明实现，方法中:
(i)根据方法步骤(a)提供中空圆筒包括确定壁厚相对小的圆周位置，
(ii)以及，在旋转的中空圆筒的加热和软化期间，仅当或者主要当具有相对小的壁厚的圆周位置经过冷却剂源时，才从冷却剂源向变形区分配冷却剂。
[0017]在根据本发明的方法中，确定至少一个带有沿中空圆筒的纵轴线的相对小的壁厚的圆周位置。小壁厚是例如围绕中空圆筒的圆周的径向横截面中的最小壁厚。小壁厚的圆周位置在下文也被简短地称为“薄壁点”。
[0018]对于上述方法步骤(i)的情况中的薄壁点的确定，直接或者间接地确定围绕圆周的壁厚分布，例如，在间接确定的情况下，当可以假设中空圆筒的外径恒定时，仅单独对内径的测量就已足够。这种确定可以相对于成型过程提前在分开的测量过程中进行，或者该确定在成型过程期间连续地进行，但优选地是在所讨论的中空圆筒的长度部段进入加热区和变形区内之前进行。在待成型的中空圆筒的长度上观察，薄壁点的圆周位置可能转移，然而，一般来说，并且在最简单的情况中，这在中空圆筒的整个长度上都是相同的。在这个前提下，对中空圆筒环的测量就足以能够在中空圆筒的整个长度上确定在上述方法步骤(i)的情况中所讨论的圆周位置。
[0019]根据方法步骤(ii)，当薄壁点进入加热区的区域内并且因此进入变形区内时，冷却剂作用在薄壁点上。冷却剂的作用是定期的，即，仅当薄壁点由于中空圆筒的旋转而经过源时这才会发生，源在周向方向上是静止的，以便排放冷却剂。该作用可以发生在薄壁点每次经过之后或者在预定数量的经过之后。在受控的作用下，响应于待观测的和预定的冷却程度在薄壁点经过的情况中分配冷却剂。响应于中空圆筒旋转的时钟频率，冷却剂的排放或多或少地规律地适时地以任何速率改变，下文也称之为“定期冷却剂排放”。
[0020]冷却剂的排放限制于作用区域，该作用区域能够被看作是围绕变形区的圆弧或者圆周部段。仅在或者主要当圆周部段或者圆弧位于冷却剂排放区域中时，才将分配冷却剂。当薄壁点离开该区域时，冷却剂的排放将终止或者减少。如果在中空圆筒围绕其纵轴线的每次旋转时，冷却剂排放恰好被启用一次并且然后再次完全停用，那么将实现薄壁点的最大强度的冷却(相比于其余壁点)。
[0021]由于冷却剂的作用，玻璃的粘性在薄壁点周围局部地增加，由此使玻璃体的可变形性在该变形区的部段中减小。因此，薄壁点更不剧烈地变形；因此，其保持比没有冷却局部地作用于其上的情况中的厚度更厚。此处必须注意的是，选择性地将冷却剂排放到薄壁点上也不仅实现恰好在最薄壁厚的圆周位置处的粘性增加，而且也实现相邻区域的粘性增加一尽管在更小的程度上。玻璃的粘性显示出与温度成指数相关，使得几度的温度变化就会对粘性造成明显的影响。
[0022]由于定期的冷却剂排放，围绕中空圆筒的纵轴线旋转的玻璃体的粘性在变形区的圆周上受到影响，使得独立于中空圆筒的壁厚分布，可以在变形区中实现更加均匀的预成型。即使在定期的冷却剂排放的情况下，也能够选择性地响应于径向管或者中空圆筒的尺寸来设置每个周期中冷却剂的排放量以及因此冷却作用的强度，并且能够将该冷却剂的排放量和冷却作用的强度明确地用作用于所讨论的管或者中空圆筒尺寸的控制的操纵变量。该尺寸具体地是壁厚或者内径。
[0023]“变形区”被理解为这样的区域:在该区域中，玻璃体可塑性变形并且拉出管的几何结构能够由冷却影响。在变形区中，从中空圆筒到管，外径持续地减小，并且壁厚通常也减小，但其也可以保持几乎不变。
[0024]变形区的“起点”被限定为这样的X-位置(沿中空圆筒的纵轴线)，在该X-位置处，如下等式适用于变形区的位置依赖的外径Dv:Dvl=Dl+l/10X(D2-Dl)。同样地，变形区的“终点”标记这样的X-位置，在该位置处，如下等式适用于变形区的位置依赖的外径Dv: Dv2=D2-1/10 X(D2-D1)0
[0025]根据本发明的方法减少了中空圆筒的已有壁侧偏性的不利影响，并且从而允许在一个或者每个成型阶段中的相对大的直径变化。这允许带有几个成型步骤的经济型成型过程;理想地，仅需要单一成型步骤。特别地，由此可能使用可接受的能量消耗并且在无明显的拉制条纹并且侧壁度可容忍的情况下，生产出外径大于500 mm的大石英玻璃管。
[0026]已经证实，当液体(尤其是水)被用作冷却剂时，尤其有利。
[0027]在液体蒸发期间从变形区去除热能。优选地，使用水，水以尤其高的蒸发焓著称，并且其从变形区的表面蒸发没有残留物。在这方面，已经证实去离子水的使用尤其有利。
[0028]已经证实，当液体被喷涂或者泼溅到变形区上时是有用的。
[0029]以微滴形式喷涂液体和以液体射流的形式泼溅液体允许液体(尤其是水)的直接、局部地限定的应用。少量液体就已足够，一旦薄壁点进入冷却剂排放的预期区域，就能够快速地供应液体，并且一旦薄壁点再次离开冷却剂排放的预期区域，就能够快速地停用或者减少液体。
[0030 ]优选地，液体的量在中空圆筒旋转的周期中改变。
[0031 ]由冷却剂源分配的冷却液的量在中空圆筒旋转的周期中变化;这意味着在中空圆筒的每次旋转时，其至少改变两次。在薄壁点已进入冷却剂排放区域内之后，启用或者增加冷却剂排放，或者一旦薄壁点再次离开冷却剂排放的预期区域，就停用或者减少冷却剂排放。
[0032]为了补偿多个周向分布的薄壁点，在中空圆筒的旋转期间，能够多次启用冷却剂源。然而，如果在中空圆筒围绕其纵轴线的每次旋转期间，冷却剂的排放均恰好启用一次并且恰好完全停用一次，那么与其余壁圆周相比，将实现薄壁点的尤其有效的冷却。
[0033]冷却剂作用在围绕变形区的圆弧上，该圆弧越短，就能够越有效地增加恰好在薄壁点的区域中的粘性。在这方面，在优选方法变型中设置，冷却剂在其中起作用的围绕变operative形区的圆弧小于30度角度。
[0034]当对尺寸精度和过程稳定性作出高要求时，以下工序是优选的:其中，内部压力被设置为小于20 mbar，优选地小于10 mbar。
[0035]已经发现，高内部压力(吹塑压力)能够损害过程稳定性。由于吹塑压力作用在管壁中的切向张力取决于壁厚。壁越薄，内部压力在变形区中沿切线方向对变形的作用越明显。这具有如下影响:由于更厚的壁相比于更薄的壁经受更高的切向张力，因此存在于中空圆筒中的壁厚偏差在吹塑压力的作用下在变形区中被增强。
[0036]对于之前已知的成型方法，在不容忍石英玻璃中空圆筒的成型中的成型误差的情况下，大于40 _的直径变化(D2-D1)几乎是不可能的。使用根据本发明的方法可以毫无问题地处理这种直径变化；即使对于在单一成型阶段中120 mm的直径变化，在抽拉管原丝中也观察不到不均一性或者在过程顺序中也观察不到不稳定性。
[0037]因此，在根据本发明的方法中，大直径变化是优选的，使得生产的管带有外径D2,该外径D2比Di大至少40 mm，优选地大至少70 mm，并且尤其优选地大至少100 mm。
[0038]因此，可能在单一成型阶段中将直径变化设定为40mm或者更大，优选地大于70mm并且尤其优选地大于100 mm，使得在直径变化大的情况中也可能使用带有几个成型步骤的特别经济的成型方法;理想地，仅需要单一成型步骤。因此，尤其可能的是使用可接受的能量消耗并且无明显的拉制条纹且偏壁度可容忍的情况下，生产外径大于500 mm的大石英玻璃管。
[0039]在尤其优选的方法变型中，旨在确定围绕变形区的圆周的温度分布。
[0040]冷却剂定期地作用在薄壁点上，局部地冷却变形区的区域中的表面。通过测量围绕变形区的圆周的表面温度，可获得有关涉及温度的水平和局部分布的冷却程度的信息。能够基于该温度测量来调节或者控制冷却措施，原因在于例如当尚未达到极限温度时停止或减少冷却。在调节/控制中可以额外地考虑通过模拟或者经验确定的比较性数据。在冷却点的区域中实现最大的冷却和温度差。由此开始，在每次旋转期间观测到温度分布的特定扁平化。为了检测圆周温度分布，围绕在冷却剂作用的纵轴线位置的区域中的变形区的圆周分布一个或多个温度测量点。在最简单的情况中，由于变形区的旋转，单一测量点就已足够。用作温度测量点的合适的圆周位置例如位于与冷却剂作用的位置相对的位置(在冷却点旋转大约180度之后)或者直接位于所述位置的前方(在旋转300度至360度之间之后)。合适的测量装置是例如，红外摄像机或者高温计。
[0041]对于设备，始于上文提及的类型的设备的上文表明的目的，根据本发明实现，因为冷却剂源被布置在变形区周围，以便一旦具有相对小的壁厚的圆周位置由于中空圆筒的旋转而经过冷却剂源时，就定期地向变形区分配冷却剂。
[0042]根据本发明的设备旨在使带有沿中空圆筒的纵轴线的相对小的壁厚的至少一个圆周位置(也简短地称为“薄壁点”)扩张(膨胀)成管，并且扩张的程度小于相邻壁部分。出于该目的，预期的是当一个或若干个先前确定的薄壁点进入变形区内时，使冷却剂作用在该点上，并且冷却剂的作用能够影响其进一步的变形。
[0043]出于该目的，根据本发明的设备设置有用于排放冷却剂的周向源，该源优选地静止，由于中空圆筒的旋转，薄壁点定期地经过该周向源。冷却剂源连接至控制装置并且优选地被配置为使得在作用周期期间，薄壁点每次经过期间恰好向变形区分配一次冷却剂。在作用周期期间施加的冷却剂量取决于待校正的壁厚偏差的程度，并且在最简单的情况中被经验地确定并且反复地调节。作用周期通常在几秒钟的范围内。控制装置可以预先确定对于薄壁点的特定经过，不向变形区分配冷却剂或者分配更少量的冷却剂。
[0044]在根据本发明的设备的优选实施例中，冷却剂源被配置为分配液体冷却剂。
[0045]其包括例如喷嘴、管或者喷雾器，并且适应于将冷却液以射流的形式或者作为直径小于I _的微滴输送至变形区的预期作用区域。例如，当水被用作冷却液时，由于相对低的沸点和变形区域中的高温，必须假设几乎没有任何液体或者只有一点液体，而至多是蒸汽，传送到表面本身上，然而其中，由于来自围绕(理论上的)冲击点的周围的蒸发，热量被去除，并且从而冷却冲击点。
[0046]冷却剂源优选地能够与加热器或者模塑工具一起沿中空圆筒的纵轴线的方向运动，但在周向方向上静止。冷却剂的作用限制在圆周部段或者围绕变形区的圆弧上。该圆弧越短，由冷却剂源分配的冷却剂就越精确地仅作用在薄壁点上。在这方面，围绕冷却剂作用在其中的变形区的圆弧的角度优选地小于30度角度。
[0047]也已经证实，当冷却剂源连接至用于管的内径、外径或者壁的壁厚的控制装置并且被配置为响应于控制装置的控制信号来分配给定冷却剂量时，这是有用的。
[0048]该实施例尤其还适合用于补偿围绕圆周分布的若干个薄壁点，这是因为在中空圆筒旋转期间，能够借助于控制装置重复地启用冷却剂源以便排放冷却剂。
[0049]为了能够确定围绕变形区的圆周的温度分布，在设备的尤其优选的实施例中，一个或若干个温度测量装置围绕在冷却剂作用的纵轴线位置的区域中的变形区的圆周分布。合适的测量装置是例如，红外摄像机或者高温计。
【附图说明】
[0050]现在将参照实施例和专利附图更加详细地解释本发明。以下附图详细地示出:
图1用于将石英玻璃中空圆筒成型为石英玻璃管的设备的实施例的侧视图和示意图； 图2带有额外的构造细节的图1的设备的部段的示意图；
图3当打开冷却剂供应时，变形区的区域中的中空圆筒的壁厚分布的示意放大视图； 图4当关闭冷却剂供应时，变形的区域中的壁厚分布；以及图5用于解释在成型过程期间冷却剂供应对壁厚分布的影响的图。
【具体实施方式】
[0051]图1示意性地示出了用于将石英玻璃中空圆筒2成型为大管22的设备。成型过程包括若干成型阶段，其中形成相应的初始中空圆筒，从300 _的外径开始，逐步成型为期望的带有960 mm的直径和7.5 mm的壁厚的大管22。
[0052]保持管3焊接至待成型的石英玻璃中空圆筒2的正面。将保持管3夹在卧式玻璃车床5的卡盘4中，其围绕旋转轴线6同步地旋转。多个燃烧器围绕中空圆筒2的外圆周以环的形式分布在燃烧器托架21(见图2)上，将燃烧器托架21从中空圆筒的一端移动至另一端，从而逐个区域地在其整个圆周上加热石英玻璃中空圆筒2。在图1中，燃烧器托架21由环向点划线20表示，其对应于加热区；这在图2中详细地示意示出。经由进气口9，能够使中空圆筒2的内孔7和大管22充满气体，并且能够设置限定的内部压力。在离心力和内部压力的驱动下，外管壁将停留在石墨模具8上，石墨模具8与燃烧器托架21—起运动。
[0053]石墨模具8安装在滑块19上，滑块19可沿纵轴线6运动。此外，喷水管18安装在滑块19上，所述喷水管18被引导至中空圆筒2与管22之间的变形区14上。喷水管18定期地产生直径小于5 mm的细微喷水射流。喷水射流能够以液体形式或者以蒸汽形式冲击于变形区14上。
[0054]图2的细节图示出了带有安装于其上的喷水管18的滑块19和中空圆筒2与管22之间的变形区14。喷水管18经由数据和控制线23连接至控制装置17。
[0055]燃烧器托架21沿初始中空圆筒2从左侧运动至右侧，如导向箭头13所示。两个燃烧器环15a和15b相继地安装在燃烧器托架21上，燃烧器环15a和15b围绕旋转轴线6平行地延伸并且用于加热和软化初始圆筒2。两个燃烧器环15a和15b沿轴向方向6间隔分开50 mm并且可独立于彼此调节其加热能力。燃烧器环15a和15b中的每个均由围绕圆筒的纵轴线6均匀地分布的五个气体燃烧器形成，其中，沿周向方向观察，燃烧器行15a和15b的各个燃烧器被布置为彼此偏移。
[0056]由于燃烧器托架21以4cm/min的速度的前进运动，中空圆筒2在围绕其纵轴线6(其对应于旋转轴线)旋转的同时在燃烧器环15a和15b的作用下被持续地加热至约2，100°C的高温。在此，与前燃烧器环15a相比，后燃烧器环15b中设置更低的加热能力。
[0057]在此，可以使内孔7充满气体，并且在内孔7中可以设置限定且受控的高达约100mbar的内部压力。在本实施例中，施加15 mbar的吹塑压力。
[0058]通过在燃烧器环15a和15b中加热石英玻璃，使其具有低粘性使得其仅在离心力和内部压力的作用下就能变形，并且不在管22内使用模塑工具。因此，成型过程是无工具的。作为支撑，外管壁将停留在石墨模具8上。
[0059]为了测量壁厚，在初始圆筒2的区域中和在抽拉石英玻璃管22的区域中布置光学传感器16，光学传感器16连接至控制装置17，其包括壁厚控制器。传感器16能够在管原丝旋转的同时持续地产生壁厚分布，在控制装置17中评估该分布，从而检测壁侧偏性的量(壁厚的最大值减去最小值)和最小壁厚的圆周位置(薄壁点)以及外圆周上的最大壁厚。
[0060]为了测量变形区21的区域中的表面温度，将高温计11引导至测量点12上。温度测量点12的位置被定位为与来自喷水管18的喷水射流于变形区14上的假想冲击点相对(沿旋转方向具有约180度的偏移)。从而检测围绕变形区14的圆周的温度分布。经由数据和控制线(未示出)将该信息供应至控制装置17并且额外地将其用于温度或者壁厚控制。
[0061]图3示意性地示出了变形区14的区域中的中空圆筒2在径向横截面中的壁厚分布。围绕纵轴线6的旋转方向用附图标记40标记，并且先前确定的最薄中空圆筒壁的圆周位置用附图标记41标记。控制装置17经由喷水管18控制水供应，使得在先前确定的薄壁点41经过期间短暂地泼溅喷水射流44。在薄壁点41到达喷水管18的圆周位置之前不久，已开始冷却水供应，并且其在薄壁点41已经过喷水管18的圆周位置之后不久停止，如图4中所示。在该实施例中，圆周位置42及入射喷水射流44与最薄壁点41之间的角度α约为10度，并且圆周位置43(从此处开始再次关闭喷水射流44)与最薄壁点41之间的角度β约为5度。响应于中空圆筒旋转，经由包围最薄壁点41的约为15度的圆弧从而获得于变形区14上的“脉冲式”冷却水排放。仅当最薄壁点41定位在所述圆弧内时，才会进行冷却水的排放。当最薄壁点41离开圆弧时，终止冷却水的排放。
[0062]从而，最薄壁点41周围的石英玻璃的粘性局部地增加，并且从而在变形区的该部段中玻璃体的可变形性减小。与没有冷却局部地作用于最薄壁点41上的情况相比，最薄壁点41保持更厚。由于石英玻璃的粘性显示出与温度成指数相关，因此几度的温度变化就已会对粘性产生明显的影响。
[0063]当具有300mm的初始外径的中空圆筒2以30 rpm的旋转速度围绕纵轴线6旋转时，这导致变形14的区域中(取决于局部周长)切向速度大于0.5 m/s。因此，带有I cm的宽度和I cm的壁厚的石英玻璃条带显示出约为0.11 kg/s的质量速度。为了将该条带冷却I K，必须排放约为150 J/s的能量转换(在石英玻璃的特定热容量约为1.4 J/gK时)，这对应于
0.06 g/s的水量(假设全部水量均蒸发)。
[0064]由于脉冲式的定期冷却水排放，围绕中空圆筒的纵轴线6旋转的玻璃体的粘性在变形区14的圆周上受到影响，使得独立于中空圆筒的壁厚分布，可以在变形区中实现更加均匀的预成型。
[0065]在用于产生最终管直径的若干个成型阶段的情况中，当壁厚校正通过在最后成型阶段中的定期冷却水排放进行时，就已足够。这也由图5的图展示，图5示出了在最后成型阶段之后石英玻璃管的相邻长度部段的壁厚分布(初始圆筒2的外径=320 mm，成品管22的外径=440 mm，标称壁厚4.7 mm)。在该图中，相对于圆周角delta(以度为单位)绘出了壁厚W(以mm为单位)。初始圆筒2示出了薄壁点，该薄壁点以均匀样式延伸并且在其整个长度上处于相同的圆周位置(在图5中约为160度)。根据本发明，在管的一个长度部段(曲线A)的成型期间，基于定期的冷却水排放来处理薄壁点。通过与未处理的长度部段(曲线B)相比较，仅通过在最后成型阶段中的措施，就能够将壁侧偏性的程度(偏壁度，计算为最大壁厚减去最小壁厚)从0.76 mm减少至0.59 mm。
【主权项】
1.一种用于生产玻璃管(22)，尤其是石英玻璃管的方法，所述方法包括以下方法步骤: (a)提供所述玻璃的中空圆筒(2)，所述中空圆筒(2)具有壁厚和外径D1, (b)在加热区(20)中使所述中空圆筒(2)分区加热和软化，其中所述中空圆筒(2)围绕旋转轴线(6)旋转，所述加热区(20)相对于所述旋转轴线(6)移动， (c)通过所软化的区域在离心力和/或施加在中空圆筒孔(7)中的内部超压的作用下的径向扩张使变形区(14)成型，以及 (d)持续地使带有外径出的所述管(22)成型，所述外径D2大于D1, 其特征在于: (i)根据方法步骤(a)提供所述中空圆筒(2)包括确定壁厚相对小的圆周位置， (ii)以及在旋转的所述中空圆筒(2)的加热和软化期间，仅当或者主要当具有相对小的壁厚的所述圆周位置经过冷却剂源(18)时，才从所述冷却剂源(18)向所述变形区(14)上分配冷却剂(44)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液体被用作所述冷却剂(44)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述液体被喷涂或者泼溅到所述变形区(14)上。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，水被用作所述液体。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述液体的量在所述中空圆筒旋转的周期中改变。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述中空圆筒(2)围绕其纵轴线(6)的每次旋转期间，所述液体的量恰好增加一次并且恰好减少一次。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却剂(44)在其中起作用的围绕所述变形区(14)的圆弧小于30度角度。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述内部超压被设置为小于20 11^&1'，优选地小于10 mbar。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，生产的所述管(22)具有外径D2，所述外径D2比Di大至少40 mm，优选地大至少70 mm，并且尤其优选地大至少100 mm。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定围绕所述变形区(14)的圆周的温度分布。11.一种用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的设备，包括: 旋转装置(5)，其用于使玻璃中空圆筒(2)围绕其纵轴线(6)旋转，所述圆筒具有内径、外径Dl和由壁限定的内孔(7)，以及 加热器(20)，其能够相对于所述中空圆筒(2)运动，以便使所述中空圆筒(2)分区加热和软化并且使带有大于0工的外径D2的管(22)成型， 其特征在于，冷却剂源(18)布置在变形区(14)周围，从而一旦由于所述中空圆筒旋转而使具有相对小的壁厚的圆周位置经过所述冷却剂源(18)时，就定期地向所述变形区(14)分配冷却剂。12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述冷却剂源(18)被配置为分配液体冷却剂(44)。13.根据权利要求11或12中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷却剂源(18)被配置为在所述中空圆筒(2)围绕其纵轴线(6)的旋转期间的所述中空圆筒旋转的周期中，在暴露时期期间恰好分配冷却剂(44) 一次。14.根据权利要求11至13中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷却剂源(18)能够与所述加热器(20)或者模塑工具(8)—起沿所述中空圆筒的纵轴线(6)的方向位移。15.根据权利要求11至14中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷却剂源(18)连接至用于所述管(22)的内径、外径或壁的壁厚的控制装置(17)，并且被配置为响应于所述控制装置(17)的控制信号分配给定的冷却剂量。
【文档编号】C03B23/08GK106082607SQ201610271680
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月28日 公开号201610271680.X, CN 106082607 A, CN 106082607A, CN 201610271680, CN-A-106082607, CN106082607 A, CN106082607A, CN201610271680, CN201610271680.X
【发明人】B.格罗曼, M.泽恩, A.布卢梅瑙
【申请人】赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司